JPH01228072A - 直線状パターンの外形認識方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、直線状パターンの外形認識方式に関し、詳
しくは、半導体ペレット等の矩形状の外形を持つ微小半
導体部品をリードとかステム、サブペレットとか基板等
にボンディングする場合に正確に半導体ペレット等の部
品の外形又はそのパターン部分の外形を認識することが
できるような認識方式の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体ペレット等の矩形状の外形を持つ微小半導
体部品は、リードとかステム、サブペレットとか基板等
にボンディングされて、製品とされるが、発光ダイオー
ドとか、レーザダイオード等にあっては、リードとかス
テム、サブペレットとか基板等に取付られる位置によっ
て、その発光方向に多少の位置ずれが生じる。

［解決しようとする課題］ 特に、レーザダイオードでは、この位置ずれが問題とな
るが、発光部分を持つペレットは、微小なものであり、
その外形に細かな凹凸があって、なめらかな直線状とな
っていない。しかも、その外形にばらつきがある。その
ためサブペレット等を基板に接合する場合にペレットと
サブペレットとの間に位置ずれが生じて、サブペレット
等の基板部分に半田付は接合しても製品における発光点
が求める中心位置とはならず、その許容範囲を越えるこ
とがあって、その歩留りが低下する欠点がある。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、外形のばらつきがあっても、また、外形に
細かな凹凸があっても正確に外形を認識できる直線状パ
ターンの外形認識方式を提供することを目的とする。

［課６題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の直線状パタ
ーンの外形認識方式における手段は、直線状パターンの
外形を認識する外形認識方式において、直線状パターン
の外形を撮像して得た二値化原画データの各点について
隣接する複数の点のグループにグループ分けし、各グル
ープの平均点を求め、直線状パターンの１つの線に沿っ
た平均点複数を選択してこれらをその１つの線に従って
２分割して２つのグループに分け、それぞれのグループ
の平均点の重心を通る第１回目の平均線を求め、前記２
つのグループのそれぞれの平均点複数のうちの平均線よ
り直線状パターンの外側方向となる位置にある残りの複
数の平均点について２つのグループのそれぞれにおける
重心を通る第２回目の平均線を求め、この２回目又は同
様な処理をして得た第３回目以降の平均線を直線状パタ
ーンの１つの線に対応させるものである。

［作用］ このように、撮像して得た原画データを二値化してグル
ープ分けし、各グループごとに平均化することで、凹凸
の外形が平均点の線情報に還元できる。そこで、これら
データを２分割して、それぞれの重心を求めることで、
重心を通る２点の直線で外形線が近似でき、かつこの近
似された外形線に対応する直線データを外側へと移動さ
せることで、より外形に近い線情報を得ることができる
。

その結果、より正確な外形データが得られ、この外形か
ら中心線等を求めれば、部品の位置決めを正確に行うこ
とができる。また、位置決め処理ばかりでなく、正確な
外形を得る必要がある場合に簡単な処理で外形が得られ
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明の直線状パターンの外形認識方式を
レーザダイオードペレットをサブレットにボンディング
する場合に適用した一実施例の処理のフローチャートで
あり、第２図（ａ）〜（ｈ）は、その処理を説明するた
めにＣＲＴデイスプレィ上の表示画面で示した画面デー
タの説明図、第３図は、レーザダイオードペレットボン
ディング装置の要部外観図、第４図は、サブペレット及
びレーザダイオードペレットの平面図と側面図、そして
その接合状態を示す説明図である。

第３図において、２０は、レーザダイオードペレットボ
ンディング装置であって、１は、そのレーザダイオード
ペレットのボンディングステーションである。ボンディ
ングステーション１は、加熱台２と、位置決め爪機構３
とを備えていて、加熱台２の上部にはサブペレット撮像
カメラ４が設けられ、加熱台２に隣接する下側には、レ
ーザダイオードペレット撮像カメラ５が設けられている
。

これらサブペレット撮像カメラ４とレーザダイオードペ
レット撮像カメラ５との映像信号は画像処理装置６に入
力されて、所定の外形認識処理が行われ、その映像が画
像表示部としてのＣＲＴデイスプレィ６ａに表示される
。

加熱台２は、その内部にカートリッジヒータが埋設され
ていて、温度調節器によりボンディング時の温度がコン
トロールされる。この加熱台２にはペレットハンドリン
グ機構７により搬送されたサブペレット２１（第４図（
ａ）参照）が位置決めされて保持される。ペレットハン
ドリング機構７は、加熱台２に隣接して設けられたＸ方
向のＸテーブル８上を移動し、そのアーム７ａがＺ方向
に移動可能となっている。そして、このアーム７ａの先
端側には、サブペレット２１を吸着するための吸着チャ
ック７ｂが取付られている。なお、サブペレット２１は
、Ｙテーブル９に載置されたパレット９ａの各区画され
て枠の中にセットされている。

ペレットハンドリング機構７により移送されたサブペレ
ット２１は、加熱台２上に載置され、その位置決めは、
位置決め爪機構３によってコーナガイド２ａにサブペレ
ット２１が突き当てられることで行われる。その結果、
はぼ加熱台２の所定の位置にサブペレット２１の中心が
位置決めされる。

ここで、位置決め爪機構３は、直角をした谷溝を持・つ
爪３ａとこの爪３ａを進退させるモータ等を有する進退
機構（図示せず）とから構成されている。そして、この
位置決め爪機構３と加熱台２とは、ともに微小移動する
Ｘ−Ｙテーブル１０上に載せられていて、Ｘ／Ｙ方向に
その位置が微調整可能となっている。

第４図の（ａ）の平面図及び側面図（右側）に示すよう
にサブペレット２１は、矩形をしたシリコン基板であっ
て、その大きさがほぼ７００〜１０００μｍ角程度のも
のである。そして、レーザダイオードペレット２２（同
図（ｂ）参照）が接合される接合面２１ａがその一辺に
接して島状に形成されている。接合面２１ａは、約３０
０μｍ角程度のものであって、これは半田パターンとな
っている。

この半田パターンの接合面２１ａに載置されるのが同図
（ｂ）に示すレーザダイオードペレット２２であって、
その平面図及び側面図（右側）に示すように、その中央
部分が少し突出した台状となっていて、そこに矩形状に
金パターン２２ａの接合面が形成されている。この金パ
ターン２２ａが前記の接合面２１ａに接して載置され、
半田パターンが加熱溶解されてレーザダイオードペレッ
ト２２がサブペレット２１に接合固定される。

なお、レーザダイオードペレット２２は、ローダテーブ
ル１１上のパレットｌｌａに金パターン２２ａを下側に
した裏返し状態で区分けされて収納されている。そして
、レーザダイオードペレット２２は、Ｙ−Ｚ−θテーブ
ルを持つペレットハンドリング機構１２によりハンドリ
ングされて加熱台２上にあるサブペレット２１の接合面
２１ａヒに載置される。なお、ペレットハンドリング機
構１２は、Ｘテーブル８上を移動し、１２ａは、このペ
レットハンドリング機構１２のアームであり、１２ｂは
、その先端側に設けられたペレットを吸着するための吸
着チャックであって、これがθテーブルに支持されて回
転できるようになっている。

ここで、ペレットハンドリング機構１２によりチャック
されたレーザダイオードペレット２２は、Ｘ方向に直線
移動して、その搬送途中で、−旦、レーザダイオードペ
レット撮像カメラ５の上部で停止して、その裏側が下側
にあるレーザダイオードペレット撮像カメラ５により撮
影されてその画像データが画像処理装置６に送られる。

画像処理装置６では、この画像データによりレーザダイ
オ−ドペレット２２の金パターン２２ａの外形を認識し
てその中心線を検出する。そして、サブペレット２１の
接合面２１ａの中心線上にレーザダイオードペレット２
２の中心線がサブペレット２１の中心線に乗るように（
−第４図の（ａ）、（ｂ）の中心線０，０′参照）載置
される。

すなわち、第４図の（Ｃ）に示されるように、レーザダ
イオードペレット２２の金パターン２２ａの中心線０′
がサブペレット２１の接合面２２ａの中心線０上に乗る
ように接合面２２ａに載置されて接合されることで、サ
ブペレット２１がリード又はステム等に載置されてモー
ルドされて製品となったときに、その発光光線の位置を
あらかじめ設定された位置となし、発光光線の位置のば
らつきを少なくして、その製品における歩留まりを向上
させることができる。

レーザダイオードペレット２２とサブペレット２１との
位置関係の精度は高いものが要求されていて、例えば、
その精度は、サブペレット２１のＹ方向の位置（第４図
の（Ｃ）参照）に対して±２５μｍ程度まで、かつ取付
回転角θとして±１０程度までとなっている。

このように精度の高い位置決めを行うために、加熱台２
の上部に配置されたサブペレット撮像カメラ４及びレー
ザダイオードペレット撮像カメラ５によりサブペレット
２１とレーザダイオードペレット２２とのそれぞれの画
像を採取して画像処理装置θによりそれぞれの位置決め
制御を行う。

この場合、特にサブペレット２１は、レーザダイオード
ペレット２２に比べて比較的大きなサイズであって、こ
れが突き当て位置決めされているので、通常の画像処理
でその中心線０の位置を正確に把握することができるが
、レーザダイオードペレット２１は、小さい上に外形に
ばらつきがあるため、通常のハンドリング操作では、サ
ブペレット２１に対して正確な位置決めを行うことが困
難である。そのため、その正確な外形を把握して中心線
０′を求めることが必要になる。

そこで、サブペレット２１の金パターン２１ａの外形に
ついてそのパターン認識をする処理が第１図の手順で画
像処理袋ｒＩｔ６において行われる。

なお、画像処理装置６においては、そのＣＲＴデイスプ
レィ６ａにおける画面の表示に対応する画素（５１２Ｘ
５１２）の画面メモリを有していて、そこに記憶された
画素データについて以下の処理が行われるが、説明を簡
単にするためにここでは、この画素データを画面表示上
のデータに換えて説明する。

ＣＲＴデイスプレィｅａ上の画像を示す第２図の（ａ）
に見るように、まず、第１図のステップ■で、レーザダ
イオードペレット２２の原画データが採取され、ステッ
プ■で適当なスレッシュホールドをかけ、これらを二値
化して金パターン２２ａ部分の画像パターンデータにす
る（第２図（ｂ）参照）。

次に、ステップ■にて、画面上の右上端を原点としたＸ
Ｙ座標データ（その画素の位置をｘＹ座標に対応させる
）として画像における水平走査に関して８本対応ごとに
グループ化してこれらグループにおける各点の座標位置
からこれらの平均点（重心点）の座標位置を算出してそ
れを平均点画像データとする。このときのＣＲＴデイス
プレィ６ａ上での表示状態を示すのが第２図の（Ｃ）で
ある。

次に、ステップ■にて、前記平均点画像データに対して
Ｘ座標方向において画面の中央から２分割して、画面左
半分に相当する平均点のグループと右半分に相当する平
均点グループとの第１及び第２の平均点グループに分け
る（第２図の（ｄ）参照）。

次のステップ■では、レーザダイオードペレットの金パ
ターン２２ａの左側からまずその外形線を求める。すな
わち、ここで、各平均点について、そのＹ座標の最小点
及び最大点の座標位置を求める（第２図（ｄ）のうちの
平均点Ｆ及び平均点Ｇ参照）。

次のステップ■では、Ｙ方向の距離（画素数）ａを入力
して、Ｙ方向において前記の最大点ＧからＹ方向に距離
ａだけ上にある平均点と、最小点ＦからＹ方向に距離ａ
だけ下にある平均点との範囲（両側を含む）にある平均
点のグループｈ、を選択する。ここで、距離ａは、Ｙ方
向の線に対応する平均点のグループを選択するためであ
って、これにより不必要な平均点のデータを排除してい
る。すなわち、ここでは、Ｘ方向の線に対応するデータ
は不要なものであるためこれを排除している。したがっ
て、距離ａは、最大点Ｇ又は最小点Ｆから見て最初のＹ
方向の角の点に到るまでの距離のうち大きい方の距離と
等しいかそれ以上の値であればよい。

次のステップ■では、Ｙ方向において、前記平均点グル
ープｈ／をほぼ中央から２分割して２つのグループにす
る。そして、次のステップ■において、これら２つの平
均点のグループの重心をそれぞれ求め、前記２つの重心
を結ぶ平均線Ａを得る（第２図の（ｅ）の線Ａ参照）。

次のステップ■では、金パターン２２ａの画像パターン
において前記平均線Ａより外側にある残りの平均点を各
グループについて取り上げて、ステップ［相］にて、前
記と同様に２つの平均点のグループの重心をそれぞれ求
め、これら２つの重心を結ぶ平均線を得る（第２図の（
ｅ）の線Ｂ参照）。

このようにして平均線を２回以上求め（３回以上のとき
には、ステップ■〜ステップ［相］を繰り返す）、ステ
ップ■にて最後に得た平均線をＹ方向左側の外形線とし
てメモリに記憶する。

次のステップ［相］では、ステップ■で２グループ化し
たうち残されたグループがあるか否かを判定する。最初
は、ＹＥＳ条件が成立するので、ステップ■へと戻り、
残された右側のグループについてステップ■〜ステップ
［相］までの処理をする。この場合の処理に対応するも
のが第２図（ｆ）に示すものであって、その平均点のグ
ループの範囲がｈ２であり、平均線Ｃが第１回目の線、
平均線りが第２回目の線である。

このようにして、Ｙ方向における左右の外形線が求めら
れ、それがメモリに記憶されると、２つのグループにつ
いて残りがないので、前記ステップ［相］において、Ｎ
ｏ条件が成立して、次のステップ［相］へと移行し、ス
テップ［相］で、Ｘ方向とＹ方向について外形線の求め
が終了したか否かが判定される。最初はＹ方向の外形線
が求められ、Ｘ方向はまだ求められていないので、ここ
でＮｏ条件となり、次のステップ■にて、Ｘ方向の座標
とＹ方向の座標とが入れ替えられて、ステップ■へと戻
る。その結果、以後は、Ｘ方向についての外形線がステ
ップ■〜［相］の処理で求められる。第２図（ｇ）のｈ
ａ＊１１ｔｔは、このＸ方向におけるそれぞれの平均点
グループを示していて、距離すは、Ｙ方向の距離ａに対
応するものであり、平均点Ｋ。

Ｌ及びＭ、Ｎは、その最大点及びその最小点である。

このようにして、Ｙ方向及びＸ方向の外形線が求められ
ると、先のステップ＠にてＹＥＳ条件が成立して次の中
心線を算出する処理へと移る。

このようにして得た４つの外形線から第２図（ｈ）に示
すように、金パターン２２の各交点１５゜１６．１７．
１８を求めて、この外形の関係がサブペレット２１に載
置して位置合わせできる許容範囲でないときには、ペレ
ットハンドリング機構１２が元へと戻り、レーザダイオ
ードペレット２２を再チャックして再認識する処理を行
うことになる。なお、第２図（ｈ）に示すように、外形
線に許容範囲を越えたθ１１θ２の傾きがあるときには
、ハンドリング機構１２のθテーブルを回転させ、吸着
チャック１２ｂを回転させてその傾きを補正する。

こうして位置合わせできる許容範囲に入っていると、サ
ブペレット撮像カメラ４とレーザダイオードペレット撮
像カメラ５の絶対座標軸を基準としてサブペレット２２
の接合面２２ａの外形情報と前記の金パターン２２ａの
各交点１５．１Ｂ、１７．１８の座標位置とからサブペ
レット２２の接合面２２ａの中心線と金パターン２２ａ
の中心線と・のずれ量及び発光面側の辺Ｐ（第３図の（
Ｃ）参照）とのずれ僅（又は一方の他方に対するＸ。

Ｙ方向のずれ座標量及びその回転座標θ）を算出して、
ペレットハンドリング機構１２によりサブペレット２１
の接合面２ｉａ上にレーザダイオードペレット２２の金
パターン２２ａを位置合わせしてレーザダイオードペレ
ット２２を載置する。

載置されたレーザダイオードペレット２２は、加熱台２
が加熱されることでサブペレット２２に接合される。な
お、このとき、位置ずれを防止するために、レーザダイ
オードペレット２２は吸着チャック１２ｂによりチャッ
クされて固定された状態で行われてもよい。

以上説明してきたが、実施例では、８点を１つのグルー
プとして平均点を求めているが、これは、隣接する複数
の点について平均点が求められればよく、その数は８個
に限定されない。また、隣接する複数の点は、その一部
が重なっていても或いは飛ばされて採用されていてもよ
いことはもちろんである。

また、実施例では、レーザダイオードペレットをサブペ
レットに接合する例を挙げているが、この発明は、この
ような場合に限定されるものではなく、直線」二の外形
を持つ電子部品のパターン認識等、各種の外形パターン
の認識に適用できるものである。

さらに、認識されたパターンについては、位置決めに利
用される場合に限るものではない。

［発明の効果コ 以上の説明から理解できるように、この発明にあっては
、撮像して得た原画データを二値化してグループ分けし
、各グループごとに平均化することで、凹凸の外形が平
均点の線情報に還元できる。

そこで、これらデータを２分割して、それぞれの重心を
求めることで、重心を通る２点の直線で外形線が近似で
き、かつこの近似された外形線に対応する直線データを
外側へと移動させることで、より外形に近い線情報を得
ることができる。

その結果、より正確な外形データが得られ、この外形か
ら中心線等を求めれば、部品の位置決めを正確に行うこ
とができる。また、位置決め処理ばかりでなく、正確な
外形を得る必要がある場合に簡単な処理で外形が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の直線杖パターンの外形認識方式を
レーザダイオードペレットをサブレットにボンディング
する場合に適用した一実施例の処理のフローチャートで
あり、第２図（ａ）〜（ｈ）は、その処理を説明するた
めにＣＲＴデイスプレィ上の表示画面で示した画面デー
タの説明図、第３図は、レーザダイオードペレットボン
ディング装置の要部外観図、第４図は、サブペレット及
びレーザダイオードペレットの平面図と側面図、そして
その接合状態を示す説明図である。 １・・・ボンディングステーション、 ２・・・加熱台、３・・・位置決め爪機構、４・・・サ
ブペレット撮像カメラ、 ５・・・レーザダイオードペレット撮像カメラ、６・・
・画像処理装置ｔ、７．１２・・・ペレットハンドリン
グ機構、２０・・・ボンディングステーション、２１・
・・サブペレット、２１ａ・・・接合面、２２・・・レ
ーザダイオードペレット、２２ａ・・・金パターン。 特許出願人　日立電子エンジニアリング株式会社代理人
　　　弁理士　梶　山　拮　是

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線状パターンの外形を認識する外形認識方式に
   おいて、前記直線状パターンの外形を撮像して得た二値
   化原画データの各点について隣接する複数の点のグルー
   プにグループ分けし、各グループの平均点を求め、前記
   直線状パターンの１つの線に沿った前記平均点複数を選
   択してこれらをその１つの線に従って２分割して２つの
   グループに分け、それぞれのグループの平均点の重心を
   通る第１回目の平均線を求め、前記２つのグループのそ
   れぞれの平均点複数のうちの前記平均線より前記直線状
   パターンの外側方向となる位置にある残りの複数の平均
   点について前記２つのグループのそれぞれにおける重心
   を通る第２回目の平均線を求め、この２回目又は同様な
   処理をして得た第３回目以降の平均線を前記直線状パタ
   ーンの前記１つの線に対応させることを特徴とする直線
   状パターンの外形認識方式。
2. （２）直線状パターンは、矩形状の半導体ペレットの接
   合図形パターンであり、グループ分けした各グループの
   平均点をＸＹ座標に展開して、前記接合図形パターンを
   形成している各平均点の座標をＸ方向（又はＹ方向）に
   おいて２分割して第１の２つのグループに分け、この２
   分した一方について前記直線状パターンのＹ方向（又は
   Ｘ方向）の１つの線に沿った前記平均点複数を選択して
   これらを前記１つの線に沿って２分割して第２の２つの
   グループに分け、それぞれのグループの平均点の重心座
   標を通る第１回目の平均線を求め、第２の２つのグルー
   プのそれぞれの平均点複数のうちの前記平均線より前記
   接合図形パターンの外側方向となる位置にある複数の平
   均点について第２の２つのグループのそれぞれにおける
   重心を通る第２回目の平均線を求め、この２回目又は同
   様な処理をして得た第３回目以降の平均線を前記１つの
   線に対応させることを特徴とする請求項１記載の直線状
   パターンの外形認識方式。